Weisse Wanne - normativ richtig geplant und ausgeführt
1. Einleitung
Bei der Abdichtung von erdberührten Bauteilen stellen die wasserdichten Betonkonstruktionen, umgangssprachlich Weisse Wanne, heute die vorherrschende Abdichtungsmethode dar. Dabei übernimmt die Stahlbetonkonstruktion sowohl die Aufgaben der Standsicherheit, als auch der Bauwerksabdichtung.
Da Abdichtungsschäden einen grossen Anteil der Bauschäden insgesamt ausmachen, diese meist kostenaufwendig saniert werden müssen und darüber hinaus auch zu starken Nutzungsbeeinträchtigungen führen können, muss einer dauerhaft gebrauchstauglichen Konstruktion besondere Aufmerksamkeit zukommen. Nach Auffassung der Schadensgutachter bestehen in verschiedenen Bereichen häufig Planungs- und Beurteilungsunsicherheiten beim Entwurf, Bau und Beurteilung von Weissen Wannen, was auch dadurch bedingt sein kann, dass die SIA 272 zwar existiert, die einzuhaltenden Regeln aber nicht ausreichend beschreiben werden.
Der vorliegenden Konstruktionsempfehlungen für Planung und Errichtung von Weissen Wannen beruhen auf Erfahrungen aus der Praxis und soll als Leitfaden zur Beurteilung dieser Konstruktionen dienen. Es wird darauf hingewiesen, dass dieser persönliche Standpunkt keine vollständige Wiedergabe aller für die Planung und Errichtung von Weissen Wannen geltenden Regeln darstellt. In der Betrachtung nicht berücksichtigt werden Decken, Konstruktionen im Bereich Brücken- und Tunnelbau, Becken und Behälter und unterirdische Ingenieurbauwerke.
2. Begriffe
Unter einer Weissen Wanne versteht man ein von aussen wasserbeanspruchtes wannenartiges Bauwerk aus Betonbauteilen das wasserundurchlässig ist und keine zusätzliche Abdichtungsschicht benötigt. Es handelt sich um ein Verdrängungskonzept nach SIA 272:2009, Ziffer 2.3.3. Kontrolle und Unterhalt des Konzeptes sind systembezogen und im Projekt zu berücksichtigen.
Geregelt sind Weisse Wanne in der SIA 272:2009, Ziffer 3.1, welche durch SIA 272-C2:2018 Bauwesen ergänzt wird. Auf Grund der Nutzungsanforderungen werden Weisse Wanne den Dichtigkeitsklassen 1 bis 3 zugeordnet, auf welche im Folgenden Bezug genommen wird.
Die Abdichtungsgrenze der Wannenkonstruktion ist auf den Bemessungswasserstand auszulegen. Dabei gilt der Bemessungswasserstand für die jeweils zutreffende Beanspruchung und schliesst somit auch den Lastfall „aufstauendes Sickerwasser“ mit ein.
3. Grundlagen
Weisse Wannen müssen über die gesamte geplante Nutzungsdauer des Gebäudes wasserundurchlässig sein. Als wasserundurchlässig werden Stoffe bezeichnet, in die drückendes Wasser nur bis zu einer gewissen Tiefe eindringt, jedoch nicht hindurchtritt. Die durch eine Weisse Wanne hindurchdiffundierende Wassermenge ist, wenigstens in der überwiegenden Nutzungsdauer, deutlich geringer, als die durch Trocknung der Betonkonstruktion abgegebene Wassermenge. Betonbauteile enthalten bei der Herstellung in der Regel mehr Wasser als zum Erhärten des Zements erforderlich ist. Dieses überschüssige Wasser wird in die Raumluft abgegeben, bis sich im Betonbauteil die Ausgleichsfeuchte eingestellt hat. Diese auftretenden Feuchtemengen sind nicht zu vernachlässigen und bei Ausbau und Nutzung zu berücksichtigen und durch entsprechende Massnahmen abzuführen. Für die bauphysikalischen Berechnungen sind dabei gemäss k-Werte nach Darcy 10g/m² x h anzusetzen, siehe SIA 272, Ziffer3.1.2.2.
4. Konstruktionstypen
Bodenplatten von Weissen Wannen werden in der Regel in Ortbeton erstellt. Schächte werden jedoch grösstenteils als Vollfertigteilelement an die Bodenplatte angehängt. Für die Wände kommen drei Konstruktionstypen zur Anwendung:
Alle Konstruktionstypen weisen üblicherweise Fugen auf, welche besonders beachtet werden müssen.
Die SIA 272:2009 geht bei ihrer Betrachtungsweise immer von einer Ortbetonbauweise aus. Elementwand und Vollfertigteile werden weder erwähnt noch explizit ausgeschlossen. Auch unter Experten besteht derzeit keine einheitliche fachliche Auffassung, ob die Bauweise von Weissen Wannen aus Elementwänden den anerkannten Regeln der Technik entspricht oder nicht. Als problematisch stellt sich der Verbund zwischen Schalen- und Kernbeton unter Baustellenbedingungen dar, sowie die Anfälligkeit des Kernbetons bei Kiesnestern, welche von Aussen nicht erkannt werden können. Da die Verwendung von Elementwänden jedoch in den letzten Jahren zugenommen hat und gerade bei begrenzten Platzverhältnissen gerne verwendet wird, sollte die Normenkommision hier nacharbeiten.
4.1. Ortbetonbauweise
Die Ortbetonbauweise zeichnet sich durch die monolithische Herstellung des Bauteils am Standort. Zur Formgebung wird der frische Beton bis zum Erreichen der Eigenfestigkeit in Schalungen gegossen. Die Qualität dieser Bauweise ist dabei vom Schalungstyp, den Frischbetoneigenschaften, dem Transport, Einbringen und Verdichten den Frischbetons sowie die Nachbehandlung des abbindenden Betonbauteils abhängig. Die Abdichtung wird direkt in die Fugen eingelegt und entweder in den Frischbeton eingebunden oder nachträglich aufgeklebt.
Vorteile
Nachteile
4.2. Elementwand
Die Elementwand, auch Dreifachwand oder Halbfertigteil genannt, besteht aus zwei im Betonwerk vorgefertigten, verhältnismässig dünnen bewehrten Stahlbetonschalen, die durch Gitterträger starr miteinander verbunden sind und nach der Montage auf der Baustelle mit Ortbeton verfüllt werden.
Der Abstand zwischen den Betonschalen ergibt sich im Hinblick auf bautechnische Notwendigkeiten (z.B. Betoniervorgang, statische Erfordernisse). Der grösste Teil der Bewehrung wird entsprechend den statischen Berechnungen im Fertigteilwerk eingebaut. Die Abdichtung der Fugen erfolgt entweder im Ortbetonteil der Elementwand oder wird nachträglich von Aussen aufgebracht.
Vorteile
Nachteile
4.3. Vollfertigteil
Bei der Vollfertigteilwand handelt es sich um Wandelemente, die im Fertigteilwerk in der vollen Wandstärke samt Bewehrung hergestellt werden. Bei dieser Bauweise handelt es sich um eine Sonderkonstruktion, die auf dem Schweizer Markt nur einen sehr geringen Marktanteil ausmacht und wenn dann nur im Einfamilienhausbau und Behälterbau Anwendungen findet.
Vorteile
Nachteil
5. Planung
5.1. Planungsbeteiligte
Auf die Bedeutung einer Fachplanung im Hinblick auf Wasserdichte Betonkonstruktionen bin ich bereits in anderen Artikel eingegangen. Die Fachplanung ist für den Erfolg der Ausführung von entscheidender Bedeutung. Der Verantwortlichkeiten und deren Koordinierung der verschiedenen Fachplanungen kommt besondere Bedeutung zu und ist in der SIA 118/272:2009 geregelt. Gerade in Zeit von BIM sind neben den äusseren Einflüssen durch Baugrund und Grundwasserverhältnisse, frühzeitige Entscheidungen des Bauherren einzufordern und in die Planung zu integrieren. Nutzung und damit einhergehende Unzugänglichkeit der Aussenhülle aktuell und im Laufe des Lifecycles, Risikobereitschaft und Unterhalt in Bezug auf die Abdichtung aber auch Bauzeit und Bauablauf spielen hier eine wichtige Rolle. Die Entscheidungen sind bereits im Vorprojekt zu bestimmen um die Abdichtungslösung auf die Anforderungen abstimmen zu können. Kommen die Entscheidung erst im Bauprojekt oder gar in der Ausführungsplanung bedeutet dies erheblichen Mehraufwand, Mehrkosten und Abstriche bei der Qualität, da die Schnittstellen nicht weiter laufenden Prozess alle kontrolliert werden können.
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5.2. Grundlagenermittlung
Viele Bauherren sparen sich ein geologisches Gutachten. Die Kosten hierfür sind aber gut angelegtes Geld. Um eine Abdichtung kostengünstig angepasst auf das Bauprojekt abzustimmen sind folgende Angaben mindestens notwendig:
5.3. Entwurfsgrundsätze
Im Nachbarland Deutschland kommt bei der Planung von Weissen Wanne die Auswahl des auszuführenden Entwurfsgrundsatzes eine zentrale Bedeutung zu. Es stehen drei grundlegende Entwurfsgrundsätze (DAfStb-Richtlinie „Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie)“ Ausgabe November 2003 mit Berichtigung März 2006, Hrsg. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton im DIN Deutsches Institut für Normung e.V., Berlin) zur Verfügung:
Die Auswahl des Konzepts muss in Abhängigkeit mit der Bauaufgabe und der Wirtschaftlichkeit erfolgen. Es sind nicht alle Konzepte für alle Bauaufgaben gleich gut geeignet. Insbesondere die Beschränkung der Rissweite mit Selbstheilung ist nur bei ständig anstehendem Wasser mit kalkhaltigem Wasser und hinnehmbaren Feuchtestellen möglich (keine Belagsaufbauten auf Bodenplatten oder Vorsatzschalen an Wandoberflächen möglich). Ungeplante wasserführende Trennrisse stellen einen bautechnischen Fehler dar, sofern keine anderweitigen vertraglichen Vereinbarungen getroffen wurden.
Die Festlegung der SIA 272:2009, Ziffer 3.1 beruhen auf einer Mischung aus Entwurfsgrundsatz 1 und 3: „Risse in Betonbauwerken sind unvermeidbar. Sie sind die Folge von Einwirkungen wie Schwinden, Temperaturänderungen, Zwängungseffekten, Lasteinwirkungen, Baugrundverformungen, Verschleiss, chemische Einwirkungen (z.B. Chloride), Alkali-Aggregat-Reaktionen, biologischen Einwirkungen. Die Einwirkungen können permanent oder temporär auftreten. Je nach Art der Einwirkung können Risse schon beim Beton-Abbindeprozess oder aber erst nach Monaten bis Jahren entstehen.
Risse können bereits ab einer Breite von 0,1 mm wasserführend werden. Schon im Projekt ist festzulegen, wie die Rissbildung mittels Bewehrungsgehalt, Bewehrungsführung, Sollrisselementen oder anderen tauglichen Massnahmen beeinflusst werden soll. Dennoch auftretende Risse werden z.B. mittels geklebter Bänder und/oder Injektionen abgedichtet.
Rissbreitenänderungen sind die Folgen der oben genannten Einwirkungen. Sie treten wiederkehrend statisch oder dynamisch auf. Sie sind im Projekt zu bestimmen. Die Wahl der geeigneten Massnahmen für die Abdichtung von Rissen (Injektionsstoffe, geklebte Bänder) ist abhängig von zu erwartenden Breitenänderungen.“
Aus diesem Grund ist es zwingend erforderlich, dass das Konzept in Zusammenarbeit zwischen dem verantwortlichen Planer und den Fachplanern entwickelt wird. Geologen, Architekten, Ingenieure, HLSK-Planer sind dabei in der Pflicht um die Einwirkungen und deren Folgen für die Festlegung des passenden Abdichtungskonzeptes einzubringen.
5.3 Wannenhöhe
Die Weisse Wanne ist mindestens 30 cm über den, vom Fachingenieur für Baugrund- und Bodenmechanik ermittelten Bemessungswasserstand zu führen. Liegt kein Bemessungswasserstand vor, ist als Bemessungswasserstand die Geländeoberkante zugrunde zu legen. Öffnungen, wie z.B. Fenster/Türen, Durchdringungen etc., die unterhalb des Bemessungswasserstands liegen, müssen mit in die Wannenkonzeption einbezogen werden. Kellerabgänge, Lichtschächte und deren Entwässerung, etc. sind zwingender Bestandteil einer Weissen Wanne und sind deshalb bei der Planung mit einzubeziehen.
Endet die Weisse Wanne weniger als 15/30 cm über Geländeoberkante, sind Massnahmen nach den hierfür geltenden Regeln der Technik der Bauwerksabdichtung (z.B. SIA 271) auszuführen.
5.4. Raumklima
Bedingt durch das Austrocknungsverhalten von Beton ist bei betonierten Kellern grundsätzlich zu berücksichtigen, dass zu Anfang der Standzeit mit einem erhöhten Feuchtigkeitsanfall zu rechnen ist. Die Austrocknung dauert mehrere Jahre an. Wenn bedingt durch die Nutzung erhöhte Feuchtigkeit nicht toleriert werden kann, müssen Konzepte für die Regulierung der anfallenden Feuchtigkeit entwickelt werden.
Auch bei dauerhaft vorhandenem drückendem Wasser findet keine nennenswerte Diffusion durch eine weisse Wanne statt. Aus diesem Grund kann auch im Wohnungsbau auf den Einbau einer zusätzlichen Abdichtung als Dampfsperre verzichtet werden, siehe auch: Positionspapier des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton zur DAfStb -Richtlinie "Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton" – Feuchtetransport durch WU-Konstruktionen, Hrsg. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton im DIN Deutsches Institut für Normung e.V., Berlin 2006.
6. Durchdringungen / Öffnungen / Fugen
Undichtigkeiten in Weissen Wannen sind häufig auf fehlerhaft geplante und/oder ausgeführte Durchdringungen, Öffnungen, Fugen und Anschlüsse zurückzuführen. Deshalb sind diese Details gemäss SIA 118/272:2009, Ziffer 1.3.1 explizit festzulegen, zu planen und sorgfältig auszuführen.
7. Technische Anforderungen
Eine Sauberkeitsschicht aus Beton ist unter der ungedämmten Bodenplatte zwingend erforderlich. Bei gedämmten Konstruktionen sind die Fachregeln und Zulassungen der Perimeterdämmung zu beachten. Eine möglichst zwängungsfreie Lagerung der Bodenplatte (z.B. durch mehrlagige Folien, geglättete Sauberkeitsschicht, usw.) ist besonders bei felsigem Untergrund nach SIA 272, Ziffer 3.2.3.1 zwingend erforderlich, um Zwangsspannungen zu minimieren, bzw. zu vermeiden.
Die Betonzusammensetzung nach SIA 272, Ziffer 3.1.2.2, die Betonierabschnitte nach SIA 272, Ziffer 3.1.3.3, die Fugenabstände, etc. sind so zu wählen, dass Trennrisse nicht entstehen. Anderenfalls ist eine entsprechende Bewehrung zur Aufnahme der Zwangsspannungen gemäss SIA 262, Ziffer 4.4.1.4 anzuordnen. Ein rechnerischer Nachweis hierüber ist erforderlich und ergibt einen Mehrverbrauch bei der Mindestarmierung von ca. 30% gemäss SIA 262, Ziffer 3.1.2.2.6.
Die Bewehrungsführung ist auf die dichtungstechnischen Anforderungen (Einbau von Fugenblechen, Fugenbänder, Einbauteilen, usw.) abzustimmen. Dabei ist eine ausreichende Verdichtungsmöglichkeit (Rüttelgassen, Flächenrüttler) sicherzustellen. Die Überlappung von Bewehrungen insbesondere bei Mattenbewehrungen, ist zu berücksichtigen. Eine
Unterschreitung der erforderlichen Betondeckung ist ebenso unzulässig wie eine Verringerung des geplanten (Standsicherheitsnachweis) lichten Abstandes zwischen oberer und unterer Bewehrungslage.
Art und Lage der Abstandshalter sind zu planen. Die Wanddicken von Elementwänden sollen dabei mindestens 30 cm, von Ortbetonwänden mindestens 25 cm betragen. Bodenplatten sollen mindestens 25 cm dick sein. Dies gilt unabhängig von der Beanspruchungsklasse. Schwächungen der WU-Bauteile sind nach Möglichkeit zu vermeiden. Sollten diese zwingend erforderlich sein, sind diese nach SIA 272, Ziffer 3.1.3.3 besonders zu planen und zu überwachen (Vermeidung von Rissbildungen / Undichtigkeiten).
Betonqualitäten, Betonzusammensetzung, Zement und Zuschlag müssen bereits bei der Planung auf das jeweilige Bauwerk abgestimmt sein, um in der Bemessung nach SIA 262 mit den effektiven Werten rechnen zu können. Gerade Überfestigkeiten haben einen direkten Zusammenhang mit der erforderlichen rissverteilenden Armierung und sind ein Hauptgrund für Rissbildung sowohl in der Bodenplatte, wie auch der Wand.
Bei Bauteilen, welche einer Beanspruchung durch Chloride (z.B. Tausalze) ausgesetzt sind (z.B. Tiefgaragen), sind besondere Schutzmassnahmen zu beachten, auf welche hier nicht weiter eingegangen wird.
8. Erforderliche Berechnungen und Nachweise
Für übliche Wohnungskeller (Dichtigkeitsklasse 1) ist sicherzustellen, dass es nicht zu einer Trennrissbildung kommt. Hierzu ist in der Regel nachzuweisen, dass die auftretenden Spannungen niedriger als die trennrissfrei aufnehmbaren Spannungen sind. Es sind alle massgeblichen Einwirkungen über die gesamte Nutzungsdauer einzubeziehen. Für Bauteile der Dichtigkeitsklasse 2 kann der Nachweis durch Rissbreitenbeschränkung gemäss SIA 272, Ziffer 3.1.3.4 geführt werden.
Die Planung – und hierzu gehören insbesondere die rechnerischen Nachweise zur Sicherstellung der maximalen Rissbreite oder der Rissvermeidung – ist Teil der Werkleistung des Planerteams und gehört gemäss SIA 118/272:2009, Ziffer 1.3.1 zum geschuldeten Werk. Ob diese Leistung jedoch Teil der Grundleistung des Planerteams gehört oder vom Bauherren separat zu beauftragen und zu vergüten ist, ist derzeit noch strittig. In den meisten Fällen wurde diese Leistung jedoch vom Tragswerksplaner kostenfrei mit übernommen, jedoch nur in den seltensten Fällen auch wirklich umgesetzt.
9. Ausführung und Überwachung
Die Ausführung ist zwischen den beteiligten Gewerken zu koordinieren, zu planen und zu überwachen. Auf die hohe Bedeutung der fachgerechten Organisation der Baustelle wird besonders hingewiesen. Zur Ausführung sollen nur geschulte Fachkräfte eingesetzt werden. Es ist ein Verantwortlicher vor Ort auf der Baustelle zu benennen.
Aussenflächen der Einbauteile sowie Elementwandflächen sind vorzunässen. Die erforderliche Betontemperatur ist durch geeignete Massnahmen (z.B. Betonierzeitpunkt, Witterungsbedingungen, Schutzmassnahmen, usw.) sicherzustellen. Auf eine ausreichende Verdichtung während des Betoniervorgangs ist zu achten. Der sorgfältigen Nachbehandlung und Nachbearbeitung des jungen Betons zur Rissvermeidung kommt besondere Bedeutung zu. Fugen, Anschlüsse und Durchdringungen sowie Einbauteile sind besonders schadensanfällig. Auf eine sorgfältige Ausführung und Überwachung gemäss Planung ist besonders zu achten. Bei der Verwendung von Elementwänden sind besondere Massnahmen in der Planung, Bauausführung und Überwachung erforderlich. Eine Anschlussmischung sollte bei Wandkonstruktionen stets eingebaut werden.
10. Fazit
Die Wasserdichte Betonkonstruktion ist das gängiste Abdichtungskonzept auf dem schweizer Markt. Die Anforderungen, Rahmenbedingungen und klärungsbedürften Fragen sind vielfältig und werden in der Praxis zumeist unterschätzt. Neben Unwissenheit und mangelnden Ressourcen sind aber auch Kostendruck und Leistungsdruck Gründe warum wissentlich gegen die Empfehlungen verstossen wird.
Im Jahr 2019 ist die Dichtigkeit der Gebäudehülle nach Schaden im Baugrubenverbau die zweithöchste Versicherungssumme. Tendenz steigend. Die kostengünstig bebaubaren Bauparzellen sind bebaut und so bleiben heute die Grundstücke mit schwierigen Baugrund, ungünstige Wasserverhältnisse und engen Platzverhältnissen. Gleichzeitig verlangen Bauherren und Investoren frühzeitig Kostensicherheit. Meine Empfehlung ist daher, frühzeitig die richtigen Fragen zu stellen und Antworten vom Bauherren zu fixieren. Nutzungsvereinbarung die nach dem Richtfest erstellt werden sind wertlos und mehr ein schlechter Kompromiss als eine Grundlage für ein sauberes Projekt.
Dipl.-Ing., Dipl.-Wirt.-Ing. / CEO BPA GmbH, Herrenberg / Germany „Waterproofing is our Passion“
5 JahreToller Beitrag!